EPON與WIMAX融合寬帶接入網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著IPTV、高清電視（HDTV）、互動(dòng)視頻游戲、視頻會(huì)議、P2P（peer to peer）、以太網(wǎng)專線等一系列高速率、高質(zhì)量業(yè)務(wù)的出現(xiàn)和發(fā)展，接入網(wǎng)帶寬需求快速增長(zhǎng)，寬帶接入網(wǎng)成為運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)熱點(diǎn)。P2P類應(yīng)用業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，使得接入網(wǎng)業(yè)務(wù)類型從以主從業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)變成主從業(yè)務(wù)與對(duì)等業(yè)務(wù)共存的局面。同時(shí)用戶對(duì)全覆蓋、移動(dòng)性等接入靈活性、便利性的需求，接入環(huán)境的復(fù)雜性、接入需求的多樣性，以及無(wú)線接入在傳輸距離和帶寬之間的矛盾，決定了無(wú)線接

2、入和光接入共存、互補(bǔ)，無(wú)線依托于“光”，光與無(wú)線融合的發(fā)展趨勢(shì)。
　　 以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）低成本地實(shí)現(xiàn)了高帶寬和多業(yè)務(wù)接入，是目前公認(rèn)的重要光接入技術(shù)之一。但在傳輸對(duì)等業(yè)務(wù)時(shí)，由于ONU間不能直接通信而存在網(wǎng)絡(luò)吞吐量低、OLT交換負(fù)擔(dān)重等固有缺陷。因此，針對(duì)光接入與無(wú)線接入融合、主從與對(duì)等業(yè)務(wù)并存的寬帶接入網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，本論文提出了一種新型主從與對(duì)等結(jié)合EPON與WMIAX融合寬帶接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其媒質(zhì)接入控制機(jī)制、生存

3、性保證機(jī)制、融合機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)可靠性等進(jìn)行了相關(guān)研究，并完成了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)，以及核心部分-PON主板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、媒體接入控制機(jī)制、保護(hù)倒換機(jī)制的可行性。等本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和研究工作包括：
　　 1）針對(duì)傳統(tǒng)EPON網(wǎng)絡(luò)在支持對(duì)等業(yè)務(wù)上的缺陷，提出了一種“主從+對(duì)等”EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，及適應(yīng)新結(jié)構(gòu)的物理層傳輸機(jī)制、媒質(zhì)接入控制機(jī)制、生存性保證機(jī)制。所提出的基于分支器環(huán)回的新PON網(wǎng)絡(luò)

4、結(jié)構(gòu)可以支持ONU間直接通信，在主從與對(duì)等業(yè)務(wù)并存的情況，網(wǎng)絡(luò)吞吐量較傳統(tǒng)主從結(jié)構(gòu)最大提高一倍；分支器與ONU間距離2km以內(nèi)時(shí)，傳輸時(shí)延降低90％以上；同時(shí)降低了OLT交換處理負(fù)擔(dān)，并具有高生存性。
　　 2）針對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性定義的不適用性，提出了一種引入影響因子的適合PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性定義，全面反映PON網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)元對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的不同影響。量化分析了在典型用戶分布下，典型PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)

5、構(gòu)與冗余方式的網(wǎng)絡(luò)整體可靠性。量化分析表明：樹形網(wǎng)絡(luò)較總線形網(wǎng)絡(luò)具有更高的網(wǎng)絡(luò)可靠性，為了得到最大網(wǎng)絡(luò)可靠性，無(wú)保護(hù)單級(jí)樹形PON網(wǎng)絡(luò)中分支器應(yīng)盡量放置在距離OLT近的地方；主干保護(hù)樹形PON網(wǎng)絡(luò)的分支器應(yīng)盡量放置在距離ONU近的位置。而綜合考慮成本和可靠性時(shí)，ONU集中分布情況下，分支器應(yīng)該盡量放置在靠近ONU處，此時(shí)單位成本可靠性更高。ONU分散分布情況下，存在分支器放置的最佳點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)不同的具體條件計(jì)算出相應(yīng)的分支器

6、放置最優(yōu)點(diǎn)。
　　 研究提出了2種在融合網(wǎng)絡(luò)上WIMAX業(yè)務(wù)以EPON幀形式封裝傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)融合方案：數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)方案和集中MAC層處理的基帶拉遠(yuǎn)方案。分析比較了各個(gè)融合方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情況。在基帶拉遠(yuǎn)融合方案中，OLT可以對(duì)EPON網(wǎng)絡(luò)和WIMAX網(wǎng)絡(luò)在全局的角度上進(jìn)行真正融合的、統(tǒng)一的帶寬分配，在帶寬分配效率、QoS保證等方面更優(yōu)，并且實(shí)現(xiàn)性很高。同時(shí)提出了2種EPON和WIMAX融合網(wǎng)絡(luò)的帶寬調(diào)度機(jī)制，并對(duì)QoS性能進(jìn)行了

7、仿真分析。仿真結(jié)果表明，深度融合方案以統(tǒng)一一致的業(yè)務(wù)分類提供從終端用戶到OLT之間的端到端統(tǒng)一的QoS保證，更公平合理，帶寬調(diào)度的融合度更高。
　　 基于現(xiàn)有商用FPGA芯片和光收發(fā)模塊等硬件條件，設(shè)計(jì)了主從與對(duì)等結(jié)合EPON網(wǎng)絡(luò)與WIMAX融合的EPW實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案，完成PON主板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)并利用其建立了實(shí)際實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在EPW實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，分支器環(huán)回樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、新的媒質(zhì)接入控制機(jī)制、保護(hù)倒換機(jī)制得以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。EPW實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)支持